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空气中悬浮颗粒物（PM）严重危害人体健康和社会生产生活,采用滤材的终端过滤被认为是治理空气污染的有效方法。目前,在空气过滤领域,聚四氟乙烯（PTFE）纤维膜仅在耐高温袋式除尘器上得到应用,制备方法和制品单一、纤维膜微结构难控制仍是制约纤维膜普遍应用的瓶颈问题。针对上述问题,本文利用CATIA软件建立不同结构的纤维集合体三维模型,使用STAR-CCM+软件模拟和分析纤维集合体对颗粒物的过滤性能,为不同结构PTFE纤维膜空气过滤材料的制备和结构优化提供理论指导。在此基础上,采用三种方法制备PTFE纤维膜材料,揭示PTFE纤维细度及纤维膜结构与其空气过滤性能之间的构效关系,为PTFE纤维膜空气过滤材料的实际应用奠定理论基础。具体工作如下:（1）不同结构的纤维集合体的空气过滤数值模拟。利用CATIA软件构建不同结构的纤维集合体三维模型,使用STAR-CCM+模拟计算模型的压力分布、速度场,并通过CFD-DEM方法研究纤维集合体的结构对其颗粒过滤性能的影响。重点考察纤维集合体中纤维的排列方式、直径、间距、表面粗糙结构及纤维集合体的厚度、非对称结构对其空气过滤性能的影响。结果表明:均匀排列的纤维集合体具有均匀的孔隙结构,其内部静压和流体速度分布均匀,有助于提升纤维集合体的过滤性能;在均匀排列的纤维集合体中,纤维直径和厚度的增加、纤维间距的降低,均能增加其过滤效率和阻力压降;纤维集合体的非对称结构可实现高过滤效率、低阻力的有机结合;纤维表面的粗糙结构可有效增大纤维的表面积,增加颗粒与纤维接触的几率,提升纤维集合体的过滤性能。（2）离心纺丝技术制备杂乱堆积型PTFE板式纤维膜。以PTFE乳液和聚乙烯醇（PVA）的混合液为纺丝液,采用离心纺丝技术制备杂乱堆积型纤维膜,通过烧结去除PVA获得PTFE纤维膜。探究纺丝液中PVA浓度、喷丝器转速、喷丝器针头类型及烧结温度等参数对PTFE纤维膜形貌、孔结构的影响,分析PTFE纤维膜形貌、孔结构及克重与其空气过滤性能间的内在关系。结果表明:制得的PTFE纤维直径范围为0.8-1.5μm,纤维直径和膜孔径随纺丝液中PVA浓度、喷丝器针头内径的增加而增加,但随喷丝器的转速、烧结温度的提高而减小。当PTFE纤维越细、膜的孔径越小、克重越大时,制得的PTFE纤维膜的空气过滤效率越高,但阻力压降也相应增加。当PVA浓度为7.0 wt%、喷丝器转速为3500 rpm、喷丝器针头类型为30 G、烧结温度为380℃时制得克重约为15 g/m~2的纤维膜过滤性能最佳,当气溶胶流体流速为32 L/min时,该纤维膜对300 nm的Na Cl颗粒物的过滤效率为95.3478%,阻力压降为98.34 Pa,品质因数达0.03 Pa-1。离心纺丝技术制备的杂乱堆积型PTFE板式纤维膜具有耐高温、过滤效率高、阻力低等特点,在高温除尘器上具有潜在应用价值。（3）轴向拉伸法制备非对称结构PTFE中空纤维膜。以PTFE树脂为原料,通过混合、压坯、挤出、单轴向拉伸、热定型等工艺制备非对称结构PTFE中空纤维膜。考察推挤、拉伸及烧结工艺对PTFE中空纤维膜形貌及孔结构的影响,分析形貌及孔结构对PTFE中空纤维膜空气过滤性能的影响,并探究其空气过滤机制。结果表明:利用轴向拉伸法可制备原纤直径范围为0.4-0.6μm的非对称结构PTFE中空纤维膜。膜表面具有由原纤和节点构成的微结构,通过改变挤出锥角使得PTFE中空管内外表面获得不同的表观密度,在拉伸过程中膜外表面的原纤比内表面短而少,可以形成非对称结构,有助于纤维膜兼具高过滤效率和低阻力。随着挤出锥角的增加,膜内外表面原纤长度差异增大;随着拉伸倍率和烧结温度的增加,原纤长度伸长,膜的孔径和孔隙率也逐渐增大。当膜的孔径和孔隙率提高时,通过膜的空气流量将增大,同时,颗粒的穿透率也会增加。当挤出锥角为60o、拉伸倍率为450%、烧结温度为380℃时,制得的PTFE中空纤维膜具有最佳的过滤性能,在300 Pa负压下,单位膜面积产生的洁净风量为18.5 m~3/m~2·h-1,对粒径为0.3μm和2.5μm的颗粒物的过滤效率分别为97.7326%和99.9972%,该膜具有可重复使用性,经过反冲清洗后其空气过滤性能恢复率达80%。PTFE中空纤维膜具有高效低阻、容尘量大、使用寿命长等特征,在室内空气过滤材料领域具有一定的应用前景。（4）包覆法制备网格孔型PTFE管式纤维膜。选取纵横向双向拉伸法制备的网格孔型PTFE平板膜作为基材,包覆在管状支撑体上制备PTFE管式纤维膜。分析PTFE平板膜形貌、孔结构、厚度等参数对其空气过滤性能的影响,研究PTFE管式纤维膜管径、长度和包覆层数等参数与其空气过滤性能的关系,利用CFD模拟考察PTFE管式纤维膜的排列方式对其抗污性能的影响。结果表明:包覆用的PTFE平板膜中的原纤直径范围为0.04-0.2μm,其对粒径10-300 nm的颗粒物的过滤效率曲线呈现典型的“V”字形;在较高的表面滤速下、孔径小的膜具有较小的最易透过粒径（MPPS）值,孔径小和厚度大的PTFE平板膜具有更高的过滤效率。在300 Pa负压下,PTFE管式纤维膜通过的风量随管径增大而增大,但随覆膜层数和长度增加而减小;反之,其对颗粒的过滤效率随管径增大而减小,但随厚度和长度增加而增加。当颗粒物粒径大于膜表面孔径时,纤维膜表现为表层过滤,反之则表现为深层过滤机制。CFD模拟结果表明,与对齐排列相比PTFE管式纤维膜采用交错排列具有更好的防污效果。包覆法制备的网格孔型PTFE管式纤维膜在电子、半导体、食品、医药等领域的空气过滤上具有潜在的应用价值。